非常用避難口

セクール

強度計算書

松本工業株式会社

1. 一般事項
1.1. 設計条件a)

本計算書は「避難器具の基準（消防庁告示第二号）」に基づいて計算する。

b)

設計荷重

(ア) 上蓋積載荷重
閉鎖状態における面積の 0.2[𝑚2 ]またはその端数ごとに 650[Ｎ ]で与えられる等分布荷重。
弊社製品では 0.36[𝑚2 ]のため荷重は 1,300[Ｎ ]となるため、上蓋積載荷重は以下の通りとなる。
1300[Ｎ ]
上蓋積載荷重＝0.36[m2 ]＝3611.1⋯[Pa]≦3700[Pa]・・・これを計算値とする。
(イ) はしごつり下げ部積載荷重
当該はしごの最上部の横さんから最下部の横さんまでの部分について、2m またはその端数ごとに 1950[Ｎ ]で与えられる荷重。
弊社製品ではこの長さが 3.7[m]のためはしごつり下げ部積載荷重は以下の通りとなる。
はしごつり下げ部積載荷重＝1950×2＝3900[Ｎ ]

1c)

許容応力度

許容応力度[Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]応力の種類

鋼材等の種類圧縮( f C )引張( f t )曲げ( f b )せん断( f S )一般用鋼材

235.2235.2235.2135.7205

ステンレス材118.4132.3ボルトd)

本計算書に使用する力学記号

W：設計荷重（力）[Ｎ ]Pt：設計荷重（単位面積当りの力）[Ｎ⁄𝑚2 ], [Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]

：板厚

[𝑚𝑚 ]

𝑎, 𝑑：部材長[𝑚𝑚 ]b：部材幅[𝑚𝑚 ]：密度[ｇ⁄𝑐𝑚3 ]𝛼, 𝛽 ：周囲支持計算における定数

無次元数



：たわみ

[𝑚𝑚 ]

E：ヤング係数[Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]A𝑓𝑡：有効断面積[ mm 2 ]：許容引張り応力度[Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]𝑓𝑠：許容せん断応力度[Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]：荷重によって発生するせん断応力[Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]g：重力加速度[𝑚⁄𝑠 2 ]2

2. 概要図（○内数字は部材番号を表す）

3

3. 応力算定及び部材の検討
3.1. 算定方針
本計算書は各使用材質に対して検討し、それらが耐力を超えないかを確認し、超えなければ要求強度を満足しているものとする。
3.2. 上蓋の検討（部材番号①）
上蓋の閉鎖時にかかる荷重によるたわみと最大応力を計算する。ただし、上蓋は計算の簡略化のため平板とし、支持は方形周辺支持とする。
(ア) 荷重条件
上蓋にかかる荷重を以下の式によって定義する。

P = PW ( 自重による荷重 )+ PL ( 積載荷重 )PW は以下の式によって与えられる。
PW ＝
PW ＝

𝑎𝑤 ∙𝑏𝑤 ∙𝑡∙𝜌∙g𝑎𝑠 ∙𝑏𝑠
0.65×0.65×0.002×7.93∙103 ×9.8
0.6×0.6

PW ＝ 182.4 [Ｎ⁄𝑚2]

𝑎𝑤𝑏𝑤𝑡
𝜌
g
𝑎𝑠𝑏𝑠＝ 0.650 [𝑚]素材長＝ 0.650 [𝑚]素材幅＝ 0.002 [𝑚]素材厚＝ 7.93  103 [𝑘𝑔⁄𝑐𝑚3 ]密度＝ 9.8 [𝑚⁄𝑠 2 ]重力加速度＝ 0.600 [𝑚]支持長＝ 0.600 [𝑚]支持幅

𝑃𝐿 は 1.1 設計条件―b)設計荷重―(ア)上蓋積載荷重によって下記の内容で定義されている。

𝑃𝐿 = 3700[Ｎ⁄𝑚2 ]以上によって P は以下の値となる。

𝑃 = 𝑃𝑊 + 𝑃𝐿
𝑃 = 182.4 + 3700
𝑃 = 3882.4[Ｎ⁄𝑚2 ]4

(イ) 応力、たわみの計算
方形板―周辺支持での最大応力𝜎𝑚𝑎𝑥 、最大たわみ𝛿𝑚𝑎𝑥 は以下の式によって与えられる。
（参考文献：機械工学便覧 第４章 版 4 82 ページ長方形―周辺支持）𝜎𝑚𝑎𝑥 ＝  P2   b t 2

2𝛿𝑚𝑎𝑥 ＝  P3   b Et  2 
𝛼4＝1.15係数（a/b=1 のとき）

𝛽＝0.709係数（a/b=1 のとき）

𝑃𝑡g𝑏＝ 3882.4 [Pa]

荷重＝ 0.002 [𝑚]素材厚＝ 9.8 [ m / s 2 ]重力加速度＝ 0.6 [𝑚]支持幅（＝𝑎 支持長さ）

𝐸＝2.058∙1011 [Ｎ⁄𝑚2]

ヤング係数以上から最大応力は以下のように計算される。

3882.4  0.600 𝜎𝑚𝑎𝑥 ＝ 1.15

0.002 2  2 2𝜎𝑚𝑎𝑥 ＝ 100.46 [Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]ステンレス材の許容応力度 𝑓𝑡 は 1.1 設計条件―ｃ)許容応力度より

𝑓𝑡 ＝ 205 [MPa]となり、以下の式が成り立つため、上蓋の強度は十分であるといえる。

𝜎𝑚𝑎𝑥 < 𝑓𝑡 ・・・OK
また最大たわみは以下のように計算される。

3882.4
 0.6 𝛿𝑚𝑎𝑥 ＝ 0.709


113 
2.058  10  0.002  2 𝛿𝑚𝑎𝑥 ＝ 0.013542 [𝑚]𝛿𝑚𝑎𝑥 ＝ 13.542 [𝑚𝑚 ]543.3. 梯子取付けボルトの検討（部材番号②）
梯子進展時、人による負荷がかかった状態を想定し、計算を行う。
(ア) 荷重条件
梯子取付けボルトにかかる荷重𝑊を以下の式によって定義する。

2∙W=WW ( 自重による荷重 )+WL( 積載荷重 )𝑊𝑊 は以下の式によって与えられる。
𝑊𝑊 ＝ mgm＝16.9 [kg]梯子質量（は－18～11 号 12 段の場合）

g＝ 9.8 [ m / s 2 ]重力加速度

上記の条件を代入すると以下の通りとなる。
𝑊𝑊 ＝16.9×9.8
𝑊𝑊 ＝165.62 [Ｎ ]𝑊𝑊 ≒170[N]（10 の位で切り上げ）
𝑊𝐿 は以下の式によって与えられる。
𝑊𝑊 ＝𝑑𝑒𝑛𝑑＝1950 [Ｎ ]

係数

𝑒＝2

自治省による(はしご全長 3.7[m]の場合)

金属性避難はしごの技術上の規格を定める省令の第 9 条に定められている

𝑛安全率＝2

上記の条件を代入すると以下の通りとなる。
𝑊𝑊 ＝1950・2・2𝑊𝑊 ＝7800 [Ｎ ]以上によって W は以下の値となる。
2 ∙ 𝑊 = 𝑊𝑊 + 𝑊𝐿𝑊=

𝑊𝑊 + 𝑊𝐿
2𝑊 = 3985[Ｎ ]6(イ) せん断応力の確認
梯子取付けボルトにかかるせん断力𝜏 は以下の式によって与えられる。

𝜏=𝑊𝐴
𝐴＝84.3･10-6 [𝑚2 ]M12 ボルトの有効断面積

上記の条件を代入すると以下の通りとなる。
3985

𝜏＝

6-6 ＝47.3×1084.3･10[Ｎ⁄𝑚2 ]

𝜏＝47.3 [Ｎ⁄𝑚2 ]ボルトの許容応力度𝑓𝑆 は 1.1 設計条件―ｃ)許容応力度より
𝑓𝑆 ＝ 132.3 [Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]となり、以下の式が成り立つため、梯子取付けボルトの強度は十分であるといえる。

𝜏 < 𝑓𝑆 ・・・OK

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3.4. アンカーについての検討（部材番号③）
アンカーには、上蓋閉鎖時には上蓋からの荷重 W1 、上蓋開放時には梯子取付けボルトからの荷重 W1 がかかる可能性があるためアンカーにかかる荷重 W は W1 と W2 を比較し最大値とする。

(ア) 荷重条件
上蓋からの荷重4∙Ｗ1 = 𝑃 ∙ 𝑎2
P ＝3882.4 [Ｎ⁄𝑚2 ]3.2(ア)で導き出した上蓋への荷重

𝛼 ＝0.6 [𝑚2 ]3.2(ア)で設定している上蓋支持長さ（＝幅）

上記の条件を代入すると以下の通りとなる。
4∙Ｗ1 ＝3882.4×0.62
4∙Ｗ1 ＝1397.664

Ｗ1 ＝349.416
Ｗ1 ≒350 [Ｎ ]梯子取付けボルトからの荷重Ｗ2 は 3.3 より以下の通りに与えられる。

Ｗ2 ＝3985 [Ｎ ]アンカーにかかる荷重W は 𝑊1 < 𝑊2 より

W ＝3985 [Ｎ ]とする。

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(イ) せん断応力、接合部の強度の確認
アンカーには以下の式で表されるせん断応力 𝜏 が発生する。

𝜏=𝑊𝑏∙𝑡ｂ ＝ 50[𝑚𝑚 ]アンカーの幅t ＝ 2[𝑚𝑚 ]アンカーの板厚

上記の条件を代入すると以下の通りとなる。
3985

𝜏＝

50∙2

𝜏＝40 [Ｎ ]ステンレス材の許容応力度 𝑓𝑆 は 1.1 設計条件―ｃ)許容応力度より

𝑓𝑆 ＝ 118.4 [Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]となり、以下の式が成り立つため、梯子取付けボルトの強度は十分であるといえる。

𝜏 < 𝑓𝑆 ・・・OK
アンカーはナゲット径 5 [ mm ]の 3 点によるｽﾎﾟｯﾄ溶接によって取付けられている。この部位に以下の式で与えられるせん断応力𝜏 が発生するため、この大きさを確認する。

W𝜏＝3∙5⁄2∙2∙𝜋3985

𝜏＝3∙5⁄2∙2∙3.14

𝜏＝84.8 [MPa]ステンレス材の許容応力度 𝑓𝑆 は 1.1 設計条件―ｃ)許容応力度より

𝑓𝑆 ＝ 118.4 [Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]となり、以下の式が成り立つため、梯子取付けボルトの強度は十分であるといえる。

𝜏 < 𝑓𝑆 ・・・OK

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3.5. 鉄筋についての検討
ハッチはアンカーを介して建物の鉄筋に固定される。この呼び径は D13 であり、JIS G3112によると断面積は 126.7mm2 である。
3.4 でアンカーにかかる最大荷重は以下のとおりに求められている。

W ＝3985 [Ｎ ]これと鉄筋の断面積から、鉄筋にかかるせん断応力から強度の判定を行う。
3985

𝜏＝126.7

𝜏＝31.5鉄筋の許容応力度はボルトの許容応力度と大体同じとして考えるとその大きさ、

𝑓𝑆 は 1.1 設計条件―ｃ)許容応力度より
𝑓𝑆 ＝ 132.3 [Ｎ⁄𝑚𝑚2 ]となり、以下の式が成り立つため、鉄筋の強度は十分であるといえる。

𝜏 ＜ 𝑓𝑆 ・・・OK

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ハッチは右図に示す形状のアンカーにて取り付けられる。
固定部材の許容荷重の検討は①：A に示す建物側の鉄筋に対する許容せん断荷重②：Ｂに示すアンカーの断面に対する許容せん断荷重③：C に示すアンカーの本体への取付に対する許容せん断荷重
以上３点に対して検討し、最も小さいものを許容荷重とする。ただし、この部材はコンクリートに埋まっているため、曲げによる荷重は無視する。

①A に示す建物側の鉄筋に対する許容せん断荷重 (𝐹𝐴 )これは以下の式によって与えられる( A は 3.5 で使用した鉄筋の断面積, 𝑓𝑆 は,3.5 で使用した鉄筋の許容せん断応力
𝐹𝐴 =②𝐴 ∙ 𝑓𝑆 126.7×132.3==8381[Ｎ ]𝑛2Ｂに示すアンカーの断面に対する許容せん断荷重 (𝐹𝐵 )これは以下の式によって与えられる(𝑏,𝑡は材料幅,板厚, 𝑓𝑆 は 1.1 設計条件―ｃ)許容応力度より与えられるステンレスの許容せん断応力, n は安全率)
𝐹𝐵 =𝑏 ∙ 𝑡 ∙ 𝑓𝑆 50×2×118.4==5920[Ｎ ]𝑛2③Ｃに示すアンカーの本体への取付に対する許容せん断荷重 (𝐹𝐶 )④

これは以下の式によって与えられる ( 𝑑 はナゲット直径,πは円周率, tは材料板厚,3 はｽﾎﾟｯﾄ溶接の打点数, 𝑓𝑆 は 1.1 設計条件―ｃ)許容応力度より与えられるステンレスの許容せん断応力, 𝑛は安全率)
𝐹𝐶 =𝑑 ∙ 𝜋 ∙ 𝑡 ∙ 3 ∙ 𝑓𝑆 5×3.14×2×3×118.4==5576[Ｎ ]𝑛2以上から固定部材一箇所当たりの許容荷重は 5576[Ｎ ]であるといえる。
固定部材は全五箇所取付なため 5×5576＝27880[Ｎ ]≒27.9[ｋＮ ]となる。

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